CN102128056A - 密封板和轮叶保持销组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封板和轮叶保持销组件。一种用于机器转子的盘包括：盘主体(10)，具有形成有多个沿轴向定向的槽口(12,14)的外周缘；多个轮叶(16,18)，各个轮叶具有翼型部分(20)和附连部分(22)，附连部分沿轴向装载到多个沿轴向定向的槽口中相应的一个中。绕盘主体的外周缘布置的多个弓形密封板片段(54)，其各自覆盖多个沿轴向定向的槽口中的至少两个和多个轮叶的相应的附连部分。保持销(40)沿轴向延伸过多个弓形密封板片段中的各个，并且延伸到盘主体中的沿轴向定向的孔(26)中。保持销具有可与锁定键接合且适于使锁定键(34)运动到锁定位置上的内端，其防止多个轮叶中的一对相邻的轮叶的轴向运动。

Description

密封板和轮叶保持销组件
技术领域
本发明涉及这样的密封布置：该密封布置用于轴流式流体涡轮，或者包括具有从盘沿径向延伸的多个沿轴向插入的涡轮叶片或轮叶的转子叶轮或盘的其它机器转子。具体而言，本发明涉及轮叶端部密封组件，其包括用于将分段式密封板附连到涡轮叶轮上以密封轮叶和叶轮之间的交接部以及防止轮叶的轴向运动的装置。
背景技术
在轴流式燃气轮机中，多个叶片或轮叶通常借助于叶片或轮叶的基部处的鸠尾榫或杉树形区段(本文中有时称为“附连部分”)和形成于转子盘中的对应的沿轴向延伸的槽口之间的匹配接合来附连到涡轮转子盘或叶轮中的各个上。虽然这些布置提供了优良的径向保持，但是必须提供额外的机构来保持各个叶片或轮叶，防止在其相应的转子盘槽口内的轴向运动。另外，必须在盘的下游侧上密封涡轮轮叶/涡轮叶轮附连件交接部。就此而言，冷却空气典型地被引导到叶轮中的间隙槽口或根部歧管中、单独的轮叶附连件内侧，冷却空气从那里流到轮叶的内部腔体中。当各个叶片或轮叶的典型的鸠尾榫或杉树形附连部分紧贴地装配到转子盘中对应的槽口中时，制造误差和叶片－叶片以及叶轮－叶轮之间的差异会在根部歧管的端部处、轮叶和盘之间引起泄漏。因此，通常安装端盖板来减少这种泄漏。合乎需要的是这种端盖板为相对简单和成本有效的设计。
仍然存在对于更高效且更有效的机构的需要，以便将密封板附连到涡轮转子叶轮或盘上，以不仅对泄露进行密封而且还提供锁定功能，从而使得轮叶不能在它们的相应的盘槽口内沿轴向运动。
发明内容
在第一个示例性但非限制性的方面，本发明涉及一种用于机器转子的盘，其包括：盘主体，其具有形成有多个沿轴向定向的槽口的外周缘；多个轮叶，各个轮叶具有翼型部分和附连部分，附连部分沿轴向装载到多个沿轴向定向的槽口中的相应的一个中；绕着盘主体的外周缘而布置的多个弓形密封板片段，多个弓形密封板片段中的一个覆盖多个沿轴向定向的槽口中的至少两个和多个轮叶的相应的附连部分；以及保持销，其沿轴向延伸通过多个弓形密封板片段中的一个，并且延伸到盘主体中的相应的沿轴向定向的孔中；所述保持销具有可与锁定键接合且适于使锁定键运动到锁定位置上的内端，锁定键防止多个轮叶中的一对相邻的轮叶的轴向运动。
在另一个示例性但非限制性的实施例中，提供了一种用于机器转子的盘，其包括：盘主体，其具有形成有多个沿轴向定向的槽口的外周缘；多个轮叶，各个轮叶具有翼型部分和附连部分，附连部分沿轴向装载到多个沿轴向定向的槽口中的相应的一个中；以及绕着盘主体的外周缘而布置的多个弓形密封板片段，多个弓形密封板片段中的一个覆盖多个沿轴向定向的槽口中的至少两个和多个轮叶的相应的附连部分；以及至少一个保持销，其沿轴向延伸通过多个弓形密封板片段中的一个，并且延伸到盘主体中的沿轴向定向的孔中；该至少一个保持销具有可与锁定键接合且适于使锁定键运动到锁定位置上的内端，锁定键防止多个轮叶中的一对相邻的轮叶的轴向运动；其中，盘中的沿轴向定向的孔与盘主体中的径向槽口相交，锁定键位于径向槽口中，并且可沿径向向外运动到切口中，切口分别形成于多个轮叶中的这一对相邻的轮叶中；其中，该至少一个保持销在其相应的内端和外端上设有第一突出部和第二突出部，第一突出部和第二突出部在沿直径(diametrically)相对的方向上延伸；其中，沿轴向定向的孔沿着其径向内侧形成有凹槽，凹槽大小设置成和成形成以便在使所述保持销运动通过沿轴向定向的孔时容纳第一突出部，径向槽口定位成以便容许至少一个保持销和第一突出部旋转，使得第一突出部运动成与锁定键接合，并且使锁定键沿径向向外运动到锁定位置上。
在又一个示例性但非限制性的实施例中，提供了一种用于将轮叶和密封板片段固定到机器转子盘主体上的保持销，其包括：具有内端和外端的细长的销主体，内端形成有第一基本长方形的突出部，而外端形成有第二基本弓形的突出部；第一突出部和第二突出部在基本沿直径相对的方向上从销主体延伸。
现在将结合下面标示的附图来对本发明进行描述。
附图说明
图1是涡轮盘和安装好的轮叶的局部端视图，其显示了根据本发明的第一个示例性但非限制性实例的保持销槽口和相关联的锁定键(以虚线)，但是为了易于理解而移除了端盖板；
图2是沿着图1的线2-2获得的局部截面；
图3是转子盘的外端的局部截面，其显示了图1的保持销的内部槽口构造，并且以虚线显示了相关联的锁定键；
图4、5和6分别是图1-3所示的锁定键的侧视图、正视图和俯视图；
图7是图1所示的保持销的侧视图；
图8是图7所示的销的正视图；
图9是通过端盖板插入的图8所示的保持销的正视图；
图10是示出了使盖板在涡轮盘上保持就位的、图7和8所示的保持销和锁定键的局部侧视截面图；
图11是显示了一种备选的端盖板密封布置的侧视截面详图；
图12是显示了另一种备选的端盖板密封布置的侧视截面详图；以及
图13是显示了用于与图1-8所示的保持销和锁定键组件一起使用的另一个端盖板构造的局部侧视截面。
部件列表：
10转子叶轮或盘
12杉树式槽口
14杉树式槽口
16叶片或轮叶
18叶片或轮叶
20翼型部分
22附连部分
24杉树形柱
26沿轴向延伸的孔
28内侧带凹槽部分
30沿周向延伸的径向槽口
32凹部(切口)
34锁定键
36凹槽
38内表面
40保持销
42内端
44第一突出部或凸起
46外端
48第二突出部或凸起
50工具槽口
52端面
54密封板
56平的内表面
58内支腿
60外支腿
62沿周向延伸的凹槽
64指向内部的支腿部分
66指向外部的支腿部分
70边缘
72边缘
74环形间隔件
76凹槽或槽口
78贯穿孔口或孔
80或80'、88 卡口附连特征
82或82' 钩
84，84' 唇缘或缘边
86或86' 密封件
90板片段
92内边缘
94凹部
96缘边
98盘主体。
具体实施方式
最初参照图1-3，部分地显示了轴向流体流涡轮转子叶轮或盘10的外周缘。叶轮或盘(或盘主体)10的外周缘形成为包括多个沿周向隔开且沿轴向延伸的所谓的“杉树”式槽口(在12、14处显示了两个)。杉树式槽口成形成以便分别接收叶片或轮叶16、18，其中的各个均包括从内部根部或附连部分22沿径向向外延伸的翼型部分20，内部根部或附连部分22形成为匹配地接合其相关联的杉树式槽口12或14。轮叶构造本质上是众所周知的，并且不需要对其进行进一步的描述。
盘槽口布置使得杉树形柱24形成于叶轮或盘10的周缘中，例如，沿周向在各对杉树形槽口12、14之间。各个柱24被机械加工为或以别的方式形成为包括沿轴向延伸的基本圆的孔26(见图3)，孔26具有沿着其长度的一部分延伸的径向内侧带凹槽部分28。孔26与沿周向延伸的槽口30相交，槽口30延伸跨过柱24的整体宽度，如从图1中最佳地了解的那样。各个槽口30可与形成于相邻的轮叶16、18中的一对切口或凹部32沿轴向对准(见图2)，而且锁定键34位于槽口30中，并且沿径向凸入到孔26中。
图4-6更详细地示出了锁定键34。该锁定键沿周向方向略微伸长(图5)，并且在横截面上基本是正方形(图3和4)，由四个侧面、径向外表面和径向内表面限定。槽口36沿周向方向沿着其下表面或径向内表面38的整体而延伸。相对端(沿周向方向)在40、42处是渐缩的(见图6)。
转到图7和8，示出了保持销40的一个非限制性实例。细长保持销40在截面上是基本圆形的，并且在其相对端处形成有一对突出部。更具体而言，销40的内端42(即插入叶轮或盘10中的那端)设有沿径向向外(沿其最终安装好的定向)延伸的第一突出部或凸起44，而外端46设有沿径向(也沿其最终安装好的定向)向内延伸的第二突出部或凸起48。第一突出部44具有大体长方形的形状，而第二突出部48具有大体弓形的形状。工具槽口50在外端46处延伸越过端面52，并且有助于销40的旋转，如下面更加详细地描述。
现在参照图9和10，多个以弓形的方式分段的端盖或密封板54组装在转子盘周围，各个盖或密封板片段与至少两个轮叶/盘交接部交迭。更具体而言，并且如在图10中最佳地看到的那样，所显示的示例性但非限制性实施例中的各个端盖或密封板片段54可设有基本平的内表面56，该内表面56适于接合轮叶的端部和转子盘的相邻部分。各个密封板片段54的径向外端可形成有基本U形的截面(在如图10所示的端视图中)，该基本U形的截面由内支腿58和外支腿60限定，从而在内支腿58和外支腿60之间限定沿周向延伸的凹槽62。密封板片段54的径向内端包括第一沿轴向指引且指向内部的支腿部分64和在边缘70处终止的沿轴向指向外部的支腿部分66，边缘70适于与环形间隔件74的边缘72紧密对准，并且与该边缘基本密封。在密封板片段的各端部之间的中间处存在沿周向延伸的桩定凹槽或槽口76，桩定凹槽或槽口76与贯穿孔口78相交，贯穿孔口78适于与柱24中的孔26对准。虽然针对密封板片段54显示了一个孔口78，但是将理解，可提供不止一个孔口来容纳类似数量的保持销40，情况取决于各个密封板片段的弓形程度。在组装好之后，保持销40的突出部48弯曲或桩接(stake)到桩定凹槽76中，以防止销在涡轮的运行期间旋转。
在使用中，在锁定键34和相邻的轮叶34安装在叶轮或盘上之后，密封板片段54相对于涡轮盘定位和定向，其中孔78与孔26对准，保持销40通过孔78插入且被推过孔26，沿直径相对的突出部44、48关于图7所示的定向反向，使得突出部44沿着孔26的径向内侧带凹槽部分28滑动。一旦完全插入，就通过接合在槽口50中的工具使保持销40旋转180度，使得突出部44接合锁定键34中的凹槽36，并且将该突出部沿径向向外推到图3所示的位置。同时，使弓形外突出部48旋转成与密封板片段中的槽口76的下边缘或台肩接合。因此，承座在锁定键槽口36中的突出部44、凸到槽口30中的锁定键34和与密封盖片段54接合的突出部48之间的互相作用起作用来使密封板片段54抵靠着盘保持就位，而且还防止了相邻的轮叶16、18在它们的相应的槽口12、14内的轴向运动。
图11和12示出了备选的密封板构造，其使得能够用在密封板片段的径向外端处的卡口特征80或80'安装到叶轮或盘上。在各种情况下，钩82或82'分别在形成于盘上的唇缘或缘边84、84'上沿径向接合和装载，从而在组装期间促进保持。另外，各构造可结合(图11)密封件86或86'或者与密封件86或86'协作(图12)，以最小化沿着轮叶附连部分的泄漏。
图13在88处显示了在其它方面类似的密封板片段90的径向内端处的另一个卡口型附连特征，其中，偏移内边缘92承座在凹部94中，在形成于盘主体98上并且限定凹部94的一部分的缘边96后面。缘边96阻止密封板片段在组装期间沿轴向滑出盘主体。
在涡轮的运行期间，图10-12中的密封板片段54沿径向装载在盘10的柱24的倾斜表面100上，而图13中的密封板片段90则装载在盘主体98的水平表面102上。
将理解，密封板片段的弓形程度以及密封板片段和涡轮叶轮或盘之间的确切的密封构造可随具体应用而改变。另外，密封板片段的端部边缘本身可接合相邻的密封板片段的端部边缘，或者它们可交迭。
虽然已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例的内容对本发明进行了描述，但是将理解，本发明将不限于公开的实施例，而是相反，本发明意图覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (12)

1.一种用于机器转子的盘，其包括：盘主体(10)，该盘主体具有形成有多个沿轴向定向的槽口(12, 14)的外周缘；多个轮叶(16, 18)，各个轮叶具有翼型部分(20)和附连部分(22)，所述附连部分(22)沿轴向装载到所述多个沿轴向定向的槽口(12, 14)中的相应的一个中；绕着所述盘主体的所述外周缘而布置的多个弓形密封板片段(54)，所述多个弓形密封板片段中的一个覆盖所述多个沿轴向定向的槽口中的至少两个和所述多个轮叶的相应的附连部分；以及保持销(40)，该保持销沿轴向延伸通过所述多个弓形密封板片段中的所述一个，并且延伸到所述盘主体中的相应的沿轴向定向的孔(26)中；所述保持销(40)具有可与锁定键接合且适于使所述锁定键(34)运动到锁定位置上的内端，所述锁定键防止所述多个轮叶中的一对相邻的轮叶的轴向运动。
2.根据权利要求1所述的盘，其特征在于，所述盘主体中的所述沿轴向定向的孔(26)与所述盘主体中的径向槽口(30)相交，所述锁定键(34)位于所述径向槽口中，并且可沿径向向外运动到分别形成于所述多个轮叶中的所述一对相邻的轮叶中的切口(32)中。
3.根据权利要求2所述的盘，其特征在于，所述保持销(40)在该保持销的相应的内端和外端上设有第一突出部(44)和第二突出部(48)，所述突出部在沿直径相对的方向上延伸。
4.根据权利要求3所述的盘，其特征在于，所述沿轴向定向的孔(26)沿着该孔的径向内侧形成有凹槽(28)，所述凹槽大小设置成和成形成以便在所述保持销运动通过所述沿轴向定向的孔时容纳所述保持销(40)上的所述第一突出部(44)，所述径向槽口(30)定位成以便容许所述保持销(40)旋转，使得所述第一突出部(44)运动成与所述锁定键(34)接合，并且使所述锁定键沿径向向外运动到所述锁定位置上。
5.根据权利要求4所述的盘，其特征在于，所述第二突出部(48)可与所述多个弓形密封板片段(54)中的所述一个的外表面接合，以使所述一个弓形密封板片段抵靠着所述盘主体保持就位。
6.根据权利要求1所述的盘，其特征在于，所述保持销(40)在该保持销的外端处跨过端面形成有工具接合槽口(50)。
7.根据权利要求3所述的盘，其特征在于，所述锁定键(34)具有四个侧面、径向外表面和径向内表面，所述径向内表面(38)形成有适于接收所述第一突出部的凹槽(36)。
8.根据权利要求5所述的盘，其特征在于，当所述锁定键(34)处于所述锁定位置上时，所述第二突出部(48)接合形成于所述多个弓形密封板片段中的所述一个中的槽口(76)的肩部。
9.根据权利要求1所述的盘，其特征在于，所述多个弓形密封板片段中的所述一个在径向外端处形成有钩部分(82)，所述钩部分(82)沿径向支承在形成于所述盘主体上的唇缘(84)上。
10.根据权利要求9所述的盘，其特征在于，密封元件(86)在所述多个弓形密封板片段中的所述一个的所述径向外端处放置于所述盘主体和所述多个弓形密封板片段中的所述一个之间。
11.根据权利要求1所述的盘，其特征在于，所述多个弓形密封板片段中的所述一个形成有承座在形成于所述盘主体中的凹部(94)中的沿径向偏移的内边缘(92)。
12.根据权利要求1所述的盘，其特征在于，所述多个弓形密封板片段中的所述一个包括在其径向内端处沿轴向凸出的凸缘(66)，所述凸缘(66)适于与相邻的间隔件(74)交接。
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